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1、注：页眉，居中，楷体，五号。阅后删除此文本框。摘 要随着科学技术的不断发展，我国的公共交通系统进入了一个快速发展的时期。而在公共交通系统的发展中，公交电子站牌扮演着一个极为重要的角色。目前国内公交系统中的电子站牌还停留在原有的形式和功能，站牌内容简单，只告诉乘客简单的车次和行车路线，无法了解车辆的实时信息，乘客只能被动的等车。而智能型的公交电子站牌会解决上述困扰乘客的问题，人们可以通过电子站牌知道途经该站点的公交车辆的实时动态信息，使人们的出行更加方便。本论文介绍了智能电子站牌系统的工作原理、组成、特点及其功能。该系统以AT89C55单片机为核心，通过其强大的微控处理功能与LED显示等技术综合
2、运用的一款智能公交电子站牌系统。当公交车到达某个站点时，通过红外传输装置将车辆信息传至单片机处理系统，由单片机控制LED显示装置显示车辆运行信息，并通过以太网将车辆信息传至下一站由LED显示装置告知等车乘客，展现了信息服务的人性化，人机交互的智能化，具有较高的现实意义。关键词：单片机；红外通信；LED显示AbstractWith the continuous development of science and technology, Chinas public transport system has entered a rapid development period. In the de
3、velopment of the public transport system, electronic bus stop sign plays an extremely important role. At present, public transportation system electronic stop sign is still stuck in the original form and function, stop sign content is simple, just tell passengers simple trips and driving directions,
4、 real-time information can not understand the vehicle, passengers can only passively waiting for the bus. The intelligent electronic bus stop sign will solve the problems of the troubled passengers, people can know through electronic stop sign buses via the sites real-time dynamic information, so th
5、at people travel more convenient.This paper describes the electronic stop sign system works, features, functions and composition. The system AT89C55 microcontroller as the core, through its powerful processing capabilities microcontroller and LED display technologies such as the integrated use of a
6、smart card system, electronic bus stop. When the bus arrives at a site, the information transmission device via infrared transmitted chip processing system controlled by the microcontroller to run the LED display device to display the vehicle information and vehicle information will be transmitted v
7、ia Ethernet by the LED display device to inform next passengers, displaying information service of humanity, human-computer interaction, intelligent, has a high practical significance.Key Words：singlechip；infrared communication；LED display目 录摘 要IAbstractII第一章 绪论11.1 选题的研究意义11.2 选题在该领域的水平和发展动态11.3 方案
8、论证2第二章 主体结构设计32.1 方案的确定32.2 芯片的选择32.2.1 红外发射芯片的选择32.2.2 红外接收芯片的选择62.3 系统的工作原理7第三章硬件设计83.1 以太网介绍83.1.1 概述83.1.2 CSMA/CD协议93.1.3 ENC28J60介绍113.1.4 以太网接口设计123.2 主机电路的设计133.2.1 AT89C52的简介133.2.2 AT89C55引脚说明133.2.3 X5045芯片的介绍163.2.4 CPU最小电路173.3 红外发射电路的设计173.4 红外接收电路的设计183.5 LED显示电路的设计193.5.1 74LS595的介绍1
9、93.5.2 LED电路203.6 RS-485通信接口电路设计213.7 电源系统设计22第四章 软件设计244.1 程序总体概述244.2 各子程序模块254.2.1 红外发射电路软件设计254.2.2 红外接收电路软件设计264.2.3 LED显示电路软件设计28结 论31参考文献32致 谢34附录A 总体电路设计35第一章 绪论1.1 选题的研究意义随着城镇化建设速度的加快，公共交通系统作为现代城市的基础设施之一，当前仍然是大多数出行者的首选交通方式。公共交通系统在缓解城市交通堵塞方面的效果将越来越明显。目前国内公共交通系统相对还很滞后，大部分的城市公交站牌还停留在原先固有的形式和功能
10、，站牌显示内容过于单一，只向乘客提供简单的车次和行车路线，乘客无法知道车辆运行的具体信息，以致乘客只能被动的等待,无法了解车辆的实时信息。随着科学技术的快速发展和进步，各类硬件软件的不断发展，公交站牌的功能也相对越来越多元化，提供的信息越来越充足，使人们的出行更加方便。同时，作为无线通信技术之一的红外通信技术是以红外线作为载体来传输信息的。其信息传输可靠，传输速率高，抗干扰性强，系统安装简单，易于管理，且红外线是一种对人体有益处的光谱，非常适用于城市公共交通系统。1.2 选题在该领域的水平和发展动态公共交通系统是一个城市的窗口，尤其以旅游为主的城市。公共交通水平的发展好坏直接影响着人们对城市印
11、象的好坏，我国的公共交通建设部门在大力推进电子化进程的同时，也着手开发代表城市公交发展的高新技术。智能公交电子站牌通过电子显示屏幕显示公交车的实时信息，乘客通过该屏幕可以看到经过该站点全部公交车的运行情况，即那一站点有车、那一站点没有车、估计多长时间到达本站、该车是否出现故障等信息。它集成了计算机技术和通讯技术等一系列先进技术，它是现代社会发展信息化，现代化的重要标志之一。随着现代科学技术的快速发展，通过定位监控管理系统对公交车辆进行调度管理已经被普遍采用。通过无线传输设备，将公交车的运行信息发送到智能公交站牌的微处理单元，经过一定的处理之后，在电子显示屏上显示该公交车的实时信息。一个智能化的
12、公交站牌主要有下述功能：站点信息显示区，即主要介绍本站的站名及即将到达下一站的站名；动态信息显示区，主要显示车辆的实时运行状态。如某线路距此站点最近车辆的位置，方便等车乘客。同时该区域可以显示公交运行企业发布的信息，如公益广告、天气预报、政府信息、广告信息等；线路信息引导区，即主要显示经过本站的各条线路的车辆运行信息情况。随着人们生活水平的提高，人们对于出行的便捷性也提出了更高的要求。人们需要通过电子站牌了解公交车的实时动态信息，同时通过电子站牌为人们展示城市的形象。1.3 方案论证随着现代科学技术的发展，政府积极实施公交发展优先政策，对于先进技术的引入给予大力支持。发达城市如北京、上海、杭州
13、等地安装了智能公交电子站牌，车载GPS定位装置，实现了车辆的实时跟踪、定位、公交车与调度室的双向通信，以及电子站牌上实时显示下班车信息位置等功能。然而，与此相对应的是各种智能设备的投入需要充裕的物质资金支持，对于中国中西部欠发达的城市来说，如此大的资金投入并不是当地所能负担得起的，因此，建设一个低投入、性能优异的公共交通系统更符合当地的需求。本文所设计的智能公交站牌系统，通过无线传输设备，CPU处理单元，LED显示电路再结合以太网技术，可以完成公共交通系统最基本的两个功能：第一，为候车乘客提供经过该站台的公交车辆的到站信息，如某路公交车当前的区间位置，改变了以往候车乘客被动等车的局面。第二，完
14、成与相邻站牌之间的通信连接，通过站牌的通信连接从而组成整个公交系统网络。同时，该系统的低成本的硬件投入也符合当地的发展。乘客通过公交电子站牌了解公交车的实时动态信息，同时也为人们展示城市的形象。此设计有非常大的实际意义。第二章 主体结构设计2.1 方案的确定本设计的目的是以单片机为核心，通过红外传输装置传递到站车辆的实时信息，经过单片机的微控处理功能将其信息通过LED来显示。因此，本题采用常用的，低成本的方案进行设计。设计框图如图所示，该系统分为四大模块，即车载红外发射模块，红外接收模块，单片机处理模块，LED显示模块。在公交车即将到站时，车载红外发射模块发射红外信号，由站点红外接收模块接收红
15、外信号，并将该信号送到单片机处理模块进行处理，之后经LED显示模块显示该车辆的信息，以方便人们的出行。主体设计框图如下图2.1。车 载红 外发 射模 块红 外接 收模 块单 片 机 处 理模 块L E D显 示模 块图2.1 主体设计框图2.2 芯片的选择2.2.1 红外发射芯片的选择 我选用的红外编码芯片是PT2262芯片，该芯片将载波振荡、编码、发射单元集于一体，具有很强的抗干扰能力，其外围电路结构简单，使红外发射电路非常简单。PT2262的管脚分布如图2.2所示。 图2.2 PT2262芯片 PT2262引脚功能说明： A0-A5：地址输入端，可编成“0”，“1”和“开路”三种状态。 A
16、6/D0-A11/D5：地址或数据输入端，地址输入时用A0-A5，做数据输入时只可编程“0”，,1”两种状态。 TE：发射使能端，低电平有效。 OSC1、OSC2：外界震荡电阻，决定震荡的时钟频率。Dout：数据输出端，编码由此脚串行输出。VDD、Vss：电源+，- 输入端。PT2262芯片的电气参数（VDD=12.0V，Tamb=25）： 表2.1 PT2262电气参数参数符号测试条件最大值最小值典型值单位电源电压Vcc122V电源电流IccVcc=12v 振荡器停振A0A11 开路0.30.02ADout输出驱动电流IoutVcc=5V, VOH=3V-3mAVcc=8V, VOH=4V-
17、6mAVcc=12V, VOH=6V-10mA表2.1 PT2262电气参数(续)Dout输出陷电流IoLVcc=5V, VOH=3V2mAVcc=8V, VOH=4V5mAVcc=12V, VOH=6V9mAPT2262芯片的工作原理：PT2262红外发射芯片的地址编码的输入有“0”、“1”和“开路”三种状态，数据输入有“0”，“1”两种状态。通过各个引脚的接线来显示各种状态，最终编码的结果通过输出端引脚Dout输出，再通过红外线发射管将其信号发射出去。其红外编码时序的波形图如图2.3所示。图2.3 PT2262编码时序图通过PT2262芯片的输出端Dout引脚输出的红外编码信号是调制在载波
18、上的，其频率是38KHz，该频率是通过PT2262芯片的OSC1、OSC2引脚外接的电阻的阻值决定的，在平常的电路设计中，一般电阻的阻值取值可以在430470K之间进行选择。编码芯片PT2262发送的红外编码信号由地址编码、数据编码和同步编码共同组合而成的一个总体的编码信号。当PT2262编码芯片发射一次编码信号时，一般会发送4组相同编码的红外编码信号，每一组编码信号之间用同步编码进行分割，同步编码的时间大约是12ms。每一组编码的字码用24个脉冲来表示：2个宽电平脉冲用来表示的信息是“1”，2个窄电平脉冲用来表示的信息是“0”，一个宽电平脉冲和一个窄电平脉冲用来表示的是地址编码“悬空”；每一
19、个完整的编码之间还增加一个同步编码隔开，因此每一组完整的编码信息总共有电平宽度不尽相同的脉冲.窄电平脉冲的宽度大概是350S，款电平脉冲的宽度大概是1100S，两个窄电平脉冲中间的宽度大概是1100S，两个宽电平脉冲中间的宽度大概是350S，宽电平脉冲和窄电平脉冲之间的宽度大概是350S。 2.2.2 红外接收芯片的选择我选用的红外接收芯片是MK0038芯片。MK0038芯片稳定性好，抗干扰能力强，可以将传输过程中可见光的干扰滤除。该芯片将Pin红外线接收管、选频放大器和解调器于一体。MK0038的管脚分布如图2.4所示 图2.4 MK0038芯片当红外线发射单元发出的红外信号经过空间的传播到
20、达MK0038时，芯片内部的Pin红外线接收管将红外信号转换为电信号，该电信号经过选聘放大器的放大、解调后由引脚1（Vout）输出与TTL电平兼容的电信号，电信号送入到单片机处理单元进行处理。MK0038的输出波形图如图2.5所示。当接收到红外发射端发射的红外信号时，MK0038接收器会输出相应的低电平; 当未接收到发射端发射的红外信号时，MK0035会输出高电平，以此将“时断时续”的红外信号解调未原先的方波信号。 （a）已调制红外信号 （b）MK0038输出信号 图2.5 MK0038的输出波形图2.3 系统的工作原理本系统分为四大部分，车载红外发射部分、红外接收部分、单片机处理部分以及LE
21、D显示部分，这样就大致形成了基本的智能公交站牌装置。单片机处理部分是整个系统的控制核心部分，本设计中采用了AT89C55单片机，采用12MHz高精度的晶振，以获得稳定的时钟频率。首先，当公交车辆到达公交站点时，向外发射红外信号，由站点的接收装置对信号进行解调、放大等一系列处理之后进入单片机处理单元进行进一步的处理，通过LED显示电路显示公交车辆的实时动态信息。LED显示电路用16个LED数码管，每一个数码管显示一个公交站点。单片机在车辆进站之后要将该车辆信息传递给未到站点，通信接口可以采用MAX485芯片，使用RS-485通信，从而单片机就能够通过此通信接口电路与其他单片机系统进行信息通信。第
22、三章 硬件设计3.1 以太网介绍3.1.1 概述以太网是由美国的施乐（Xerox）公司的Palo Alto研究中心在1975年研制成功的，是当前运行局域网中所采用的最通用的通用协议标准。以太网使用无线电缆作为总线来传输数据帧。1980年，DEC公司、英特尔公司和施乐公司共同发布了10Mb/s以太网规范的第一个版本DIX VI。1982年修改为第二版规范，即DIX Ethernet，使其成为世界上第一个局域网产品的规范。-在上述基础上，802.3工作小组于1983年制定了第一个IEEE的以太网标准 IEEE 802.3，数据传输速率为10Mb/s。IEEE 802.3标准描述了运行在各种介质上并
23、且数据传输速率从1Mb/s到10Mb/s的所有采用CSMA/CD协议的局域网。为了使数据链路层能适用于多种局域网标准，IEEE 8.2 委员会将局域网中的数据链路层进行了拆分，即逻辑链路控制LLC子层和媒体接入控制MAC子层。把接入至传输媒体相关的内容全部放在媒体接入控制MAC子层，而逻辑链路控制LLC子层和传输媒体没有关系，当我们无论采用那一种传输媒体和MAC子层的局域网但对于LLC子层是透明的。发展到当前，以太网进行了扩展，主要有100M以太网，即快速以太网，介质为双绞线；1000M以太网，即千兆位以太网，介质为光纤及双绞线，其灵活性高，易于理解和实现，正逐渐成为当代小型网络数据传输的主要
24、方法1.MAC帧的格式当前常用的以太网的MAC帧格式有两种标准，一种是以太网V2标准，另外一种是IEEE的802.3标准，目前使用最多的是以太网的V2的MAC帧格式。 表3.1 以太网V2的MAC帧格式字节 6 6 2 46 4目的地址源地址类型 数据帧检测序列 以太网V2的MAC帧格式比较简单，有五个段码组成，前两个段码是长短为六个字节的目的地址和源地址段码段码。第三个段码是字符长度位2个字节的类型字段，第四个段码是数据字段，其长度大概在46到1500字节之间 ，组后一个段码是长度为四个字节的帧检验序列。2.以太网的MAC子层以太网是一种总线型局域网，当我们访问某一台计算机时，需要知道他的地
25、址。IEEE802.3标准规定了一种48位的全球地址，是每一台计算机中固化在其适配器中的ROM中的地址。EEE 802.3标准提供了以太网MAC子层的功能说明，即“数据封装和解封”与“介质访问控制”。数据封装和解封（发送方对数据封装和接收方对数据解封）包括编为数据帧、对数据源地址及数据目的地址的处理和物理传输介质对错检测；介质访问控制是传输介质的分配和信号的竞争处理。3.1.2 CSMA/CD协议以太网进行数据传输室采用共享信道的方法，即多台主机通过同一个信道进行数据传输。当总线上只要有一台计算机在发送数据，总线的资源就被占用了。在同一时间，以太网只允许一台计算机发送信息，否则各个计算机之间就
26、会形成相互干扰，导致大家都无法正常传输数据。为了解决上述问题，以太网采用IEEE802.3标准规定的CSMA/CD（载波监听多点接入/碰撞检测）协议。该协议是控制多台计算机共用一条通信信道的协议，CSMA/CD协议的工作原理如下：“多点接入”就是说明以太网是一个总线型网络，许多的计算机都以多点接入的方式连接在一根总线上。“载波监听” 就是当发送信息前先监听，即每一台计算机发送数据前都应该先检测一下总线上是否有其他计算机在发送数据。如果当前正有其他计算机发送数据，则要等待信道变为闲置是在发送数据；如果没有计算机在发送数据，则可以直接发送数据。“载波监听”就是利用电子技术检测总线信道上有没有计算机
27、发送的信息。图3.1显示了采用CSMA/CD协议发送数据的工作流程。 开始数据帧列队发送线路忙？开始发送帧出现碰撞？是否发完？完成发送YY NYNN 图3.1 载波监听多点接入/碰撞检测“碰撞检测”就是当计算机在发送信息是应该一边发送数据一边检测总线信道上的信号电压的变化，以此来判断自己在发送数据时其他计算机是否也在发送数据。当有多台计算机同时在总线上发送信息时，总线上的信号电压变化幅度将会增大，当其超过一定值时，就会认为当前有两台计算机在同时发送数据，其数据产生了冲突。这时，总线上传输的信息会发生严重的失真，无法得到我们有用的数据。当检测到两台计算机发生碰撞时，两个传输的数据帧就会被破坏，被
28、破坏的数据帧再继续传输也毫无意义，而且此时总线信道也不能被其他计算机使用，对于有限的总线信道来说，这是巨大的浪费。如果在发送数据时，当监听到数据冲突之后立即停止数据信息的发送。然后等一段时间之后随机再次进行发送。在此系统中，硬件主要由AT89C55单片机、PT2262红外发射编码电路、MK0038红外接收单路和LED显示电路组成。单片机为控制核心，同时将车辆的实时信息在LED显示器上显示。3.1.3 ENC28J60介绍ENC28J60是带有行业标准串行外设接口 （SerialPeripheralInterface，SPI）的独立以太网控制器。它可作为任何配备有 SPI 的控制器的以太网接。E
29、NC28J60 符合 IEEE 802.3 的全部规范，采用了一系列包过滤机制以对传入数据包进行限制。它还提供了一个内部 DMA 模块，以实现快速数据吞吐和硬件支持的IP校验和计算。与主控制器的通信通过两个中断引脚和SPI 实现，数据传输速率高达 10 Mb/s。两个专用的引脚用于连接 LED，进行网络活动状态指示。ENC28J60主要有七个功能模块组成：1SPI 接口：充当主控制器和 ENC28J60 之间通信通道。2控制寄存器：用于控制和监视 ENC28J60。3双端口RAM缓冲器：用于接收和发送数据包。4判优器：当DMA、发送和接收模块发出请求时对 RAM 缓冲器的访问进行控制。5总线接
30、口：对通过 SPI 接收的数据和命令进行解析。6MAC（Medium Access Control）模块：实现符合 IEEE 802.3 标准的 MAC 逻辑。7PHY（物理层）模块：对双绞线上的模拟数据进行编码和译码该器件还包括其他支持模块，诸如振荡器、片内稳压器、电平变换器（提供可以接受 5V 电压的 I/O 引脚）和系统控制逻辑。工作特性： 两个用来表示连接、发送、接收、冲突和全 / 半双工状态的可编程 LED 输出使用两个中断引脚的七个中断源。25 MHz 时钟。带可编程预分频器的时钟输出引脚。工作电压范围是 3.14V 到 3.45V。TTL 电平输入。温度范围：-40C 到 +85
31、C （工业级）， 0C 到+70C （商业级）。28 引脚 SPDIP、 SSOP、 SOIC 和 QFN 封装。3.1.4 以太网接口设计以太网接口电路如图 3.2 所示，ENC28J60供电电压 VDD为3.3V。 图3.2 以太网接口电路ENC28J60 内部集成 2. 5 V 稳压器，要使之工作稳定，需要在 VCAP引脚与地之间外部连接一个10F电容。由于ENC28J60内部稳压器无法驱动外部负载，所以电源引脚必须与同一个外部3.3V电源相连。并且在每个电源引脚与地之间都应连接一个 0. 1 F 的电容，而且引脚尽可能靠近引脚。L为100 H 的电感, 其额定电流至少应为 100 m
32、A。根据ENC28J60 的工作频率要求, 需在 OSC1 和 OSC2引脚间接 25 M H z 晶振 及接 地电 容, C1 和 C2 为10 pF。ENC28J60 的内部模 拟电路需要在 RBIAS引脚与地之间外接一个 2 k ( 精度为 1% ) 的电阻3.2 主机电路的设计3.2.1 AT89C52的简介2单片机为本设计的核心部分，它是进行信号处理的核心。考虑到功耗及整机的精度和价格等问题我选用AT89C55单片机, AT89C55 5是ATMEL公司生产的一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，其系统结构简单，可靠性高，处理功能强。主要性能参数：与MCS-51产品指令和引脚完全
33、兼容。20K字节可重擦写Flash存储器。工作电压范围：45.5V。全静态擦写周期：0Hz33Hz。三级加密程序存储器。256B数据存储器。32个可编程I/O口线。三个16位定时器/计数器。6个中断源,2级中断优先级。具有闲置方式与掉电方式两种省电工作方式。一个可编程的UART。2个数据指针。3.2.2 AT89C55引脚说明AT89C55单片机共有40个引脚，按引脚功能可分为以下四组。分别为电源引脚，时钟引脚，控制引脚，输入输出（I/O）引脚。AT89C55的引脚分布如图3.3所示： 图3.3 AT89C55的引脚分布1电源引脚7Vcc：AT89C55电源正极输入，接+5V 电压。GND：电
34、源接地端。2时钟引脚XTAL1：接外部晶振电路的一个引脚。在单片机内部，它是一个反相放大器的输入端，这个放大器构成了片内振荡器。它采用外部振荡器时，此引脚应接地。XTAL2：接外部晶振电路的另外一个引脚。在单片机内部，接至振荡器的反相放大器的输出端。当采用外部振荡器时，则此引脚接外部振荡信号的输入端。3控制引脚RST：AT89C55的复位信号输入引脚，高电位工作，当要对芯片复位时，只要将此引脚电位提升到高电位，并持续两个机器周期以上的时间，AT89C55便能完成系统复位的各项工作，使得内部特殊功能寄存器的内容均被设成已知状态。ALE/PROG：允许地址锁存允许信号。当访问外部存储器时，ALE
35、的输出用于锁存16位地址的低8位。在非访问外部存储器期间，ALE 引脚仍以不变的频率周期性的出现正脉冲信号，此频率是系统工作频率的 1/6，因此可以把它用来作为驱动其他外围芯片的时钟信号的输入。EA/VPP：该引脚为低电平时，则读取外部的程序代码 (存于外部EPROM 中)来执行程序。如果是使用AT89C55或其它内部有程序空间的单片机时，此引脚接成高电平使程序运行时访问内部程序存储器，当程序指针PC 值超过片内程序存储器地址时，将自动转向外部程序存储器继续运行。PSEN：此引脚的输出时外部程序存储器的读选通信号。当从外部程序存储器读取指令码期间，每个机器周期产生二次PSEN 信号有效。在执行
36、片外数据存储器指令时，这两次有效的PSEN信号将不出现。PSEN引脚可以吸收或输出8个LS型的TTL输入。4输入输出引脚P0：P0 口(P0.0P0.7)是一个8 位三态双向输入输出端口，当外接存储器使用时，它是低8 位地址总线和8位数据总线复用口。P0 口每一个引脚可以以吸收电流的方式带动8 个LS TTL 负载。P1：P1 口(P1.0P1.7)是8位准双向并行I/O 口。由于这种接口输出没有高阻状态，输入也不能锁存，故不是真正的双向I/O口。P1口可以带动4 个LS TTL 负载。P1口内部有上拉电阻，在做输入使用时，不必再片外另外上拉电阻。P2：P2 口(P2.0P2.7)是8位准双向
37、并行I/O 口。当访问外部存储器时，它是16位地址总线的高8 位地址。在对片内程序编程和程序验证期间，他接受高8位地址。P2口可以待动4 个LS型TTL负载。P3：P3 口(P3.0P3.7)是8位准双向并行I/O 口。它还提供第二功能，包括串行通信、外部中断控制、计时计数控制及外部随机存储器内容的读取或写入控制等功能。其各引脚第二功能定义如下：P3.0 RXD 串行通信输入P3.1 TXD 串行通信输出P3.2 INT0 外部中断0 输入，P3.3 INT1 外部中断1 输入，P3.4 T0 计数器0 的外部脉冲输入P3.5 T1 计数器1 的外部脉冲输入P3.6 WR 外部数据存储器的写脉
38、冲P3.7 RD 外部数据存储器的读脉冲3.2.3 X5045芯片的介绍基于单片机的应用系统，它的工作状态、功能是靠微处理器按照先前预定的顺序逐条执行指令实现特定的功能，一旦系统在外界的干扰作用下微处理器的工作时序遭到破坏，系统就会出现“死机”现象，当外界干扰消失后，系统也不能恢复到正常的工作状态。这是单片机系统的一大缺点。到目前为止，最有效的克服单片机系统“死机”的技术就是WDT技术。WDT技术是一个硬件电路，它每隔一定的时间（称作WDT 时间）检测一次单片机是否出现“死机”，若是，则立即对单片机进行复位操作；若否，则不进行复位。这样，在WDT的监控下单片机系统处于“死机”的持续时间将不超过
39、一个WDT周期，将WDT周期选择的足够小，配合一定的软件处理，对一个单片机应用系统的应用特性上来说，就具有了“永不死机”的能力。在单片机应用系统中常采用X5045芯片，X5045芯片内部具有512B的EEPROM存储器、上电复位电路。WDT电路电源和电压检测电路，能满足一般系统的需求。X5045采用SPI接口，使用有限的几条I/O口线，就可以实现与单片机的接口连接具体指标如下：内部具有WDT电路，可以编程选择WDT超时周期。具有低电压检测盒强制复位功能。具有上电复位控制功能。内涵512B的EEPROM存储器，可以编程选定进行分块保护，保证重要数据存储的可靠性。支持高达33MHz的时钟频率。功耗
40、低，工作电流50uA,便于电池供电。3.2.4 CPU最小电路主机电路如图1.7所示，采用典型的有两个芯片组成的主机电路，即单片机AT89C55和X5045芯片，外加晶体震荡电路。X5045的RST引脚通过10K电阻上挂到Vcc后直接连接到AT89C55单片机的复位引脚，X5045的WDT周期可以在1.6s、600ms、200ms之间选择。CPU最小电路如图3.4所示 图3.4 CPU最小电路图连接X5045的复位引脚的P1.0每个T1周期每隔T1周期向外输出一个低电平脉冲，只要T1小于WDT的周期，那么X5045的RST引脚就不会高电平复位脉冲。将P1.0引脚向外输出一个低电平当做单片机的一
41、个任务，当单片机正常工作时，该任务正常执行，X5045不向单片机发出复位信号。当单片机死机时，该任务不能正常执行，使得单片机复位，进入用户程序控制。晶振电路是用来产生时钟周期的，时钟信号频率越高，执行指令的速度越快。晶体振荡器的谐振频率不得高与单片机的工作频率上限。3.3 红外发射电路的设计根据红外发射管自身的物理特性，应该将发射的信号与载波信号处理的信号进行红外信号的发射传送，当载波频率为38KHz时，红外发射的性能最好，发射的距离最远。所以在硬件电路的设计上，应该采用38KHz的载波信号，并和待发射的红外信号进行处理后，进行发射17。 红外发射电路如图3.5所示。 图3.5 红外发射电路
42、PT2262芯片是一种CMOS工艺制作的低功耗、低价位通用的编码芯片，该芯片有12位三态地址端输入管脚(悬空,接至高电平信号,接至低电平信号)，有6位数据输入端管脚,设置的地址编码和数据编码从Vout引脚串行输出。 编码芯片PT2262发送的红外编码信号是由地址编码、数据编码、同步编码共同组成一组完整的红外编码码字。PT2262构成2路发射电路，当发射机没有按键按下时，PT2262不接通电源，其Vout脚为低电平，当有发射信号按下时，PT2262得电工作，其第Vout脚输出经调制的串行数据信号。3.4 红外接收电路的设计红外接收电路采用集成电路MK0038芯片，该芯片将红外信号接收和信号放大集
43、于一体, 不需要任何外接元器件，就能将从红外信号接收到信号输出与TTL电平互容的一系列工作。二进制编码信号的接收也由MKOO38芯片来完成，当收到频率为38KHz调制红外线信号时，MK0038输出端的信号为低电平，否则输出端的信号为高电平。二进制信号的解码过程由单片机来完成的，它把红外信号接收头送来的二进制信息编码波形通过解码，还原出原来发送端发送的原始数据。当MK0038芯片接收到第一个红外脉冲信号时，触发单片机INT1引脚产生中断，使单片机进入工作状态8。 红外接收电路如图3.6所示。 图3.6 红外接收电路3.5 LED显示电路的设计3.5.1 74LS595的介绍74LS595是8位串
44、行输入转并行输出移位寄存器。具有8位移位寄存器和一个存储器，三态输出功能。移位寄存器和存储器由分别的时钟控制。 74LS595的管脚分布如图3.7所示。 图3.7 74LS595的管脚分布74LS595的引脚说明：QA-QH: 八位并行输出端，可以直接控制数码管的8个段。QH: 串行数据输出管脚。SI: 串行数据输入端。SCLR: 移位寄存器清零端。SCK：数据输入时钟线。RCK：输出存储器锁存时钟线OE: 输出使能控制端。Vcc:电源端。GND:电源地3.5.2 LED电路LED显示电路用来显示公交车辆的的运行状态。本设计中设计公交站点16个，每一个站点用一个二极管连代表，当公交车辆到达本站时代表该站的LED灯亮，即将到的站点的LED灯闪，表示即将达到。本设计的显示方式为动态共阴极显示，通过74LS595来驱动LED等的显示。74LS595与单片机串行连接这样连接既简单有节省单片机的I/O口，这种接法仅占用单片机的3个I/O口。 LED显示电路如图3.8所示。 图3.8 LED显示电路3.6 RS-485通信接口电路设计RS-485通信接口电路选择了MAX483芯片,它是一个TTL电平与RS-485差分电平的转换芯片，半
